机器人--ros2--IMU

IMU

IMU（Inertial Measurement Unit，惯性测量单元）是一种通过惯性传感器测量物体 三轴角速度 和 三轴线加速度 的电子设备。它是无人系统（如机器人、无人机、自动驾驶汽车）的核心传感器之一，用于实时感知运动状态。

MU 是什么：测量角速度和线加速度的惯性传感器组合。

IMU的作用

(1) 运动感知

• 角速度（陀螺仪）：
  测量机器人绕 X/Y/Z 轴的旋转速度（如转弯、倾斜）。
  示例：无人机翻滚时，陀螺仪检测到绕 X 轴的角速度。

• 线加速度（加速度计）：
  测量机器人沿三轴的加速度（含重力）。
  示例：汽车加速时，加速度计检测到正向加速度。

(2) 姿态估计

通过融合角速度和加速度数据，可计算机器人的 实时姿态（Roll俯仰、Pitch横滚、Yaw偏航角）。

• 短时精度：依赖陀螺仪积分（高频响应，但会漂移）。

• 长时稳定：依赖加速度计和磁力计校正（低频但无累积误差）。

(3) 辅助定位

• 在 GPS 失效时（如隧道、室内），IMU 通过 航位推算（Dead Reckoning）提供短期位置估计。

• 与轮式里程计融合，提升 SLAM 或 导航系统 的鲁棒性。

本质直接的目的就是为了测量物体在三个轴上的角速度和加速度。

鲁棒性

鲁棒性（Robustness）是指系统在 参数波动、外部干扰或异常输入 下，仍能保持预期功能或性能的能力。简单来说，就是系统的“抗折腾”能力。

IMU的数学原理

IMU的组成

IMU的噪声

IMU噪声不是声音层面的噪声，而是电信号，比如电流，典雅的波动。

IMU（惯性测量单元）的噪声是指传感器输出信号中存在的非理想扰动，它会干扰真实运动信息的提取。